Histologische Untersuchungen zu Quarz-Induzierten Reaktionen in der Rattenlunge

Inhalierbare Quarzpartikel induzieren in der Rattenlunge in Abhängigkeit von Expositionszeit und Dosierung Entzündung, Fibrose und Tumoren. Vorausgegangene Untersuchungen haben die Bedeutung der Partikeloberfläche für die Quarz-induzierte entzündliche Reaktion in der Lunge gezeigt. Die Modulation dieser reaktiven Partikeloberfläche über eine Beschichtung mittels Polyvinylpyridin-N-oxid (DQ12-PVNO) oder Aluminiumlaktat (DQ12-AL) hat sich dabei als wirkungsvolles Modell erwiesen, um die Induktion einer akuten bis subchronischen Entzündung nach Quarzexposition zu reduzieren. In einer Langzeitstudie wurden diese verschiedenen Quarzpräparationen nun eingesetzt, um den zeitlichen Verlauf der pathogenen Veränderungen nach Quarzexposition zu untersuchen, und das Model hinsichtlich seiner Wirksamkeit auf chronische Endpunkte zu testen. Dafür wurden weibliche Wistar Ratten mit 2mg Quarz (DQ12) sowie DQ12-PVNO oder DQ12-AL einmalig intratracheal instilliert. Nach 3, 7, 28, 90, 180 und 360 Tagen wurden die Lungen in situ mit 4% Paraformaldehyd/PBS (pH 7,4) fixiert, entnommen und für die histopathologische Untersuchung in Paraffin eingebettet. Pathologische Veränderungen wurden an jeweils Hematoxylin/Eosin- oder Sirius-Rot- gefärbten Schnitten des linken und kaudalen rechten Lungenlappen diagnostiziert. Die Ergebnisse der pathologischen Untersuchung des akuten Zeitpunktes (3 Tage) bestätigen die Wirksamkeit beider Oberflächenbeschichtungen hinsichtlich der Ausbildung einer Quarz-induzierten Entzündung; subchronische Zeitpunkte (7–90 Tage) weisen hingegen deutliche Unterschiede auf. Während die pathologischen Veränderungen nach Instillation AL-beschichteter Partikel konform zu denen nach DQ12-Instillation verlaufen, zeigen die Tiere nach DQ12-PVNO-Applikation eine deutlich verringerte Ausbildung von Entzündung, Epithelzellproliferation sowie Fibrose bis zu einem Zeitpunkt von 90 Tagen. Interessanter Weise wurden ab dem Zeitpunkt von 180 Tagen zwischen den Behandlungsgruppen keine deutlichen morphologischen Unterschiede mehr diagnostiziert. Die Daten weisen darauf hin, dass die hier eingesetzten Beschichtungen der Partikeloberfläche quarzinduzierte Prozesse in der Lunge verzögern jedoch nicht verhindern. Die Oberflächenmodifikationen stellen somit ein wertvolles Modell für die Untersuchung molekularer Mechanismen quarzinduzierter Veränderungen in der akuten bis subchronischen Phase (3–90 Tage) dar.